摘　要：通過對330 MW機組鍋爐一次風道磨損原因的分析，認為其設計未考慮機組惡劣工況，空預器出來的一次風帶灰嚴重是其磨損的根源，并提出空預器改造減少漏風、空預器吹灰系統改造減少堵灰，以及加強一次風道的防磨治理等措施，以提高設備運行可靠性，保證機組安全經濟運行。

　　江油發電廠31、32號鍋爐系引進法國STEIN公司生產的亞臨界、一次中間再熱汽包爐，單爐體、負壓爐膛、Π型布置，鍋爐出力1 004 t/h。制粉系統采用2套鋼球磨中間儲倉開放系統，干燥介質由高溫煙氣摻合部分二次風組成。爐膛四角在16.85～23.3 m標高處裝有直流式燃燒器和天然氣燃燒器，形成四角切園燃燒。每角有5層煤粉燃燒器，3層天然氣燃燒器。空氣分一次風和二次風系統，一次風機出來的一次風經回轉式空預器換熱后進入一次風道，然后將煤粉分別輸送到20個燃燒器。該機組投運以后，一次風空氣管道（空預器出口到煤粉混合器之間）磨損嚴重，多處因磨損而漏灰、漏風，影響了鍋爐運行的安全性、經濟性及環境衛生。?

1一次風道磨損情況及原因分析
1．1磨損機理?
　　管壁受到磨損是灰粒子和壁面間的不斷沖擊及不斷剪切同時作用的結果。設灰粒以速度W在圖（1）上的A點處撞擊管壁，灰粒子速度方向和A點壁面所成夾角為α，稱為攻角。A點處粒子和壁面的沖擊力R可分解為法線方向力PN和切線方向力PZ，顯然：??

　　設在法向力作用下，粒子滲入表面某一深度，此深度和被刨下來的微粒厚度成正比，而在切向力作用下把此刨屑撕下來。顯然，攻角α愈大，則在法向力作用下灰粒滲入表面的深度愈大，形成的刨屑厚度愈大。然而，形成的刨屑厚度大并不意味著磨損嚴重。還需有一定的切向力作用，以將形成的刨屑撕掉，才能構成磨損。因而，只有當在某一攻角下，所需要的撕下剪切力正好等于所能提供的切向分力時，磨損最為嚴重。大量的實驗結果及運行表明，一般當α=30°～40°時，磨損最為嚴重。此外，研究表明流速對磨損的影響較為顯著，同時，還可發現，氣流中灰粒的濃度對磨損同樣有影響，磨損量正比于灰粒子的濃度。?
　　綜上所述，可以發現，影響磨損的因素主要有三個：（1）攻角α，通常當α=30°～40°時磨損最為嚴重；（2）流速W，是對磨損影響較大的一個因素，流速增加之后磨損速度急劇上升；（3）氣流中灰粒的濃度，磨損量與灰粒的濃度成正比。
　　對于江油電廠31、32號機組鍋爐一次風管系統來講，凡是磨損嚴重的區域，均是受上述因素影響大的區域。
1．2鍋爐一次風管磨損情況
　　圖2是江油電廠31、32號鍋爐一次風管道示意圖。空氣由空預器出來后進入一直徑2. 358 m的圓形風道，風道經過90°彎頭后與一文丘里管相連。文丘里管小截面直徑為1.36 m，之后由管道與分配風箱相連，通過分配風箱將空氣送到十個管道中，每一管道通過分叉管將空氣引到兩個不同的燃燒器噴口。
　　通過對31、32號鍋爐一次風系統停爐時的仔細觀察發現，磨損較為嚴重的區域主要有2處：90°彎頭的外側壁；文丘里管段。對文丘里管處灰粒濃度測量表明，在260 MW負荷時，灰粒濃度為1.114×10－3 g/g；而在滿負荷330 MW時，灰粒濃度達1.32×10－3g/g。?

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　　停爐期間，對空預器內的積灰情況進行了詳細的檢查，發現空預器內蓄熱組件中有較為嚴重的積灰，這些積灰在轉子轉到一次風倉時由于一次風壓高，而被帶入一次風道中。測量數據和觀察結果均表明，在江油電廠31、32號鍋爐一次風氣流中含灰粒濃度較高，是構成一次風道磨損的主要原因之一。
　　此外，風速高是一次風道磨損的另一主要原因，對一次風道中各段風速的計算表明，在直徑為2.358 m的大管段內風速為20.53 m/s，而在文丘里管中風速達61.72 m/s。在90°彎頭處，氣-固兩相混合物流過時以適當的攻角沖刷彎頭外壁，因而磨損也較為嚴重。
　　文丘里管收縮段，收縮角度為22°，氣流流過該段時，以近11°的攻角沖刷壁面，該處流速又較高（61.72 m/s），因而一定的攻角和較高的流速綜合作用，導致該段磨損嚴重。?

2一次風道防磨措施
　　由前所述的磨損機理我們知道，影響一次風管壁磨損的因素主要有三個，即攻角α，流速W及氣流中灰粒的濃度，江油發電廠31、32號鍋爐一次風道的磨損，正是這三個因素綜合作用的結果。因而，要減小管壁的磨損狀況，在不改變原始管路設計的前提下，主要是減小一次風灰粒濃度和在攻角大、流速較高部位采取必要的防磨手段來達到目的，應從以下幾方面入手。
2．1減少一次風漏灰
　　由于江油電廠31、32號投運以來，其燃燒的煤種與設計煤種差別較大，燃煤含灰率由設計的32 %增加到44 %，有時高達47 %以上，運行過程中一次風帶灰非常嚴重，空預器冷端蓄熱組件因長期運行低溫腐蝕而堵灰嚴重，有的已結成水泥狀，煙氣阻力增大，更加劇了漏風，空預器漏風率高達22 %以上。為此，江油電廠于1998年、1999年利用31、32號機組大修期間對空預器進行了改造，選用豪頓華公司設計生產的空預器DU、NF6型蓄熱組件，將原空預器24隔倉增加為48隔倉，保證在轉子轉動的任意時刻都有兩個密封條對扇形密封板起到密封的作用，從而有效地減少了二次漏風，改造后空預器的漏風率減小到7.78%，基本上達到空預器的設計值，最大限度地減少了一次風漏灰。
2．2減少一次風帶灰
　　煙氣中飛灰在經過空預器時沉積在空預器受熱面上，當空預器受熱面轉到煙氣側時再被空氣帶入一次風中，這是一次風道受灰粒磨損的根源所在。因此，加強空預器內煙氣側的吹灰，使空預器內受熱面上積灰盡可能減少，這樣會大大降低一次風道中灰份的濃度，從而很大程度上減輕管道各處的磨損程度。江油電廠31、32號鍋爐空預器內煙氣側的吹灰方式為蒸汽吹灰，在受熱面上、下各布置一個吹灰器，定時吹灰。因空預器受熱面波紋板較密，受熱面總高度達1 574 mm，蒸汽吹灰顯然達不到預期的目的，一次風帶灰相當嚴重，而且低溫段受熱面堵塞非常嚴重，停爐檢查發現有的已集結成水泥塊，一次風壓根本無法維持滿負荷要求。為此，江油電廠于1998年、1999年大修中在更換空預器蓄熱組件后，為了防止蓄熱組件再次被堵塞，分別在31、32號鍋爐空預器低溫段受熱面煙氣側上加裝了一套燃氣脈沖吹灰器，可燃氣體選用的是天然氣，空氣引自本爐一次風機出口，當天然氣在混合物中的比例達到一定濃度時，點火器點火使混合氣體爆燃，爆炸的壓力不超過1.7 MPa，以200 m/s～50 0 m/s的速度經爆燃室，沖擊管將沖擊波傳送到空預器低溫段蓄熱波形板中，產生的振動使波形板上的灰垢脫落，并由煙氣帶回到除塵器中。這樣，有效地加強了空預器蓄熱組件上積灰的清掃，防止了一次風帶灰，盡可能地減少一次風中灰粒子的來源，經過近4年的運行實踐，空預器蓄熱組件基本上暢通，大大減緩了一次風的帶灰。
2．3一次風管道內采用防磨新技術
2．3．1超音速電弧噴涂的應用
　　由于文丘里管收縮段屬一次風流量測量裝置，為了確保氣流的均勻性，又能達到防止磨損的目的，采用超音速電弧噴涂技術，圖2區域Ⅲ。防磨材料選取SCZ20，其涂層結合強度≥68 MPa；涂層孔隙率＜0.9%；涂層顆粒細小均勻，平均粒度4.32 μm；噴涂厚度0.5 mm。在江油發電廠31、號32鍋爐上運用來看，效果較好，能保證使用一個大修周期。
2．3．2防磨涂料的應用
　　在一次風道空預器出口至水平段弧形部位，圖2區域Ⅰ，采用GJ—299A型防磨剛玉 涂料，其密度≥3 200 kg/m3；抗拉強度≥2.6 MPa；抗折強度≥9 MPa；耐磨度≤0.1 1g/ cm2；導熱系數（500 ℃）≥13 W/m·K；耐酸度（98%硫酸）≥96%；使用溫度≤1000 ℃ ；工作面上點焊φ3.5 mm×40mm×40 mm的鋼絲網，再將防磨涂料拌好，搗打在鋼絲網上， 厚度為20 mm。在江油發電廠31、32號鍋爐上運用來看，效果較好，使用一個大修周期后，局部被磨損部位需修復，基本上能保證4年的使用壽命。
2．3．3 MT耐磨抗蝕陶瓷片的應用?
　　MT型螺栓連接陶瓷片是由多種強硬材料經高壓成型，高溫燒結而成的抗蝕耐磨陶瓷組成，其技術指標為：莫氏硬度≥8.5（相當于布氏硬度1 500以上），抗壓強度≥550 MPa，體積密度≥3.5g/cm2，因而耐磨性高、抗沖蝕性好，其耐沖刷磨損性能至少是鉻鑄鐵的6倍以上，為16 Mn鋼材的至少30倍以上。其耐溫范圍≤800 ℃，陶瓷片一般采用有機膠粘劑粘貼在工作面上，但在高溫部位由于熱交變應力的作用，膠粘劑易分解老化而失效，現改造連接方案，將陶瓷片鉆兩個空，用埋頭螺栓固定。采用專用進口焊機把陶瓷片通過埋頭螺栓牢牢地固定工作面上，其結合強度高，可達60 MPa以上。這樣就徹底解決了陶瓷片在高溫交變應力作用下易脫落的問題。該工藝在江油發電廠330 MW機組31號鍋爐一次風道彎頭部位，圖2區域Ⅱ，Ⅳ等部位，應用了60 m2，效果非常理想。?

3結束語
　　經過近幾年的大力治理，江油發電廠1 004 t/h鍋爐一次風道漏風、漏灰明顯減少 ，現場文明生產有了較大的改觀，保證了大機組鍋爐安全、穩定運行。煤粉鍋爐的防磨治理 是每一個電廠提高安全經濟運行永恒的課題，值得探索和研究。